随着全球能源的逐渐消耗,更为先进能源存储设备的需求日趋强烈。新兴的能源存储元件中,超级电容器由于具有高的能量密度,同时又有较长循环寿命,逐渐得到大家的关注。电极材料的选择是决定超级电容器性能优劣的重要因素。剥离后的二维纳米材料由于其良好的界面性能和构筑其他新型材料的特性逐渐成为研究的热点。本文针对目前超级电容器的研究现状,探索了层状二氧化钛的剥离机制,基于二氧化钛纳米片前驱体,设计了二氧化钛/镍铝水滑石和二氧化锰/二氧化钛电极材料,研究其电化学性能,为新型电极材料的构筑研究提供基础性研究数据及理论指导。本文首先通过高温固相法合成具备高结晶度和层状结构有序度的大尺寸二氧化钛层状材料,为了使二氧化钛主层板得到充分的剥离,提出了分级插入法,首先通过盐酸进行预处理扩大纳米层板的层间距,再用四丁基铵溶液进行恒温振荡处理,发现在振荡条件下将50 mg预处理后的二氧化钛溶于50 mL的四丁基氢氧化铵溶液时对二氧化钛剥离效果明显,且可以得到大片层的纳米片。得到的大片层的纳米片具有优异的物理化学特性,可用来构筑应用在超级电容器上的新型电极材料。然后以二氧化钛纳米片为前驱体基体,尿素为沉淀剂,六水合硝酸镍和九水合硝酸铝分别为镍源和铝源,利用一步水热法制备出了二氧化钛/镍铝水滑石复合物。研究过程中,对复合物进行三电极体系性能测试,将测试结果与纯的镍铝水滑石材料进行对比,发现复合物的比电容高达807.5 F.g-1,4000次循环测试后容量保持率为70.7%。数据显示二氧化钛/镍铝水滑石复合物具有优异的电化学性能且在超级电容器方面具有很大的应用潜力。最后通过晶体原位生长技术设计了具有多级结构的二氧化锰/二氧化钛复合材料。水热反应开始后,二氧化锰纳米粒子首先形成并逐步融合在一起形成薄层,然后二氧化锰由这些薄层自组装并且进一步长大形成3D结构。最终,二氧化锰纳米结构逐步生长在二氧化钛纳米片表面。实验考察了不同反应时间对生成产物形貌和电化学性能的影响。研究发现生长24h后的样品具有更好的形貌,这个结构可以提供许多高度暴露的活性位点和缩短钠离子运输的途径,产物在电流密度为1 A·g-1条件下比容量为286.69 F·g-1,并且循环1000次后比容量仍然可以保留81.1%。